28 мая 1973 года в семье народного любимца актера Андрея Миронова его первой жены родилась девочка, которую назвали Машей. Когда Маше исполнилось три года отец развелся с ее матерью, актрисой Градовой и создал новую семью с артисткой Ларисой Голубкиной. Во втором браке актер удочерил дочь новой супруги, которую звали тоже Машей (Мария Голубкина). С родной дочкой Андрей Александрович виделся крайне редко – были постоянные съемки и гастроли. Маша же не отставала от звездных родителей и предпочитала вместо кукол играть в балет. Несмотря на увлечение танцами, в профессиональный балет Мария не попала, поскольку родители не успели вовремя подать документы в балетное училище. Вместо училища Маша стала ходить в кружки танцев, где добивалась значительных успехов.
В возрасте восьми лет Мария впервые снялась в кино. На съемки экранизации повести Марка Твена «Приключения Тома Сойера и Гекльберри Финна» Машу пригласил режиссер Станислав Сергеевич Говорухин. Вошла юная актриса в мир кино с ролью любимой подруги сорванца Тома Сойера – Бэкки Тетчер. Вместе с Машей в фильме о приключениях Гекка Финна и Тома дебютировал Владислав Галкин. Между первой и второй киноработой Марии прошло целых девятнадцать лет, и не потому что Машу не приглашали сниматься – просто девушка не хотела становиться профессиональной актрисой. Правда,окончив школу, все же решила попробовать поступить в театральный. Проба оказалась успешной, и Машу зачислили в училище им. Б.В.Щукина. Но учебу пришлось прервать: Миронова вышла замуж и родила сына. Спустя год после рождения сына Миронова вернулась в институт, однако «Щуку» сменила на ВГИК.
Через три года Мария выпустилась из института и устроилась в Ленком. Первые роли она получила в постановках «Варвар и еретик» и «Женитьба Фигаро». В 2000-м году Мария снова стала сниматься в кино. Первой ее картиной после девятнадцатилетнего перерыва стал фильм Александра Прошкина «Русский бунт». В фильме, снятом по мотивам произведений «Капитанская дочка» и «История Пугачева», Мария сыграла Харлову. Также в 2000-м году Миронова исполнила роль Тани Симаковой в фильме-призере каннского кинофестиваля «Свадьба». Два года спустя Мария появилась в совместном проекте России, Франции и Германии «Олигарх». В том же году Миронова впервые снялась в телевизионном сериале –«Ледниковый период», сыграв в нем светскую диву Любовь Кипренскую. Затем были роли в экранизации пьесы «Теория забоя» и фильме «Теория запоя» Натальи Погоничевой.
В 2004-м году все страны СНГ узнали Марию как «мать Егора из "Ночного дозора"». Затем последовала ее работа в «Дневном дозоре» и съемки в экранизации романа Бориса Акунина «Статский советник» (роль Жюли). В 2010-м году Миронова участвовала в проекте российских режиссеров, которые объединили свои киноработы под общим названием «Москва, я люблю тебя». В этом проекте Мария снялась в новелле Аллы Ильиничны Суриковой «Королева». В том же году Миронова продолжила свое сотрудничество с Аллой Суриковой и снялась в ее фильме «Человек с бульвара Капуцинок», сиквеле знаменитого фильма, в первой части которого сыграл ее отец.
В 2013-м году ожидается выход фильма «Три мушкетера», где Мария сыграет Анну Австрийскую. Как признается актриса, то, что российский зритель будет сравнивать ее киноработу с работой Алисы Фрейндлих в популярной экранизации 1978 года Георгия Юнгвальд-Хилькевича, ее не пугает.
Мария была замужем трижды, от первого брака воспитывает сына-студента «Щуки» Андрея Удалова.
